LAB II Prac 14 INDUCCION DC Y AC

PRÁCTICA DE LABORATORIO

II-14

INDUCCIÓN
ELECTROMAGNÉTICA
OBJETIVOS
•
•
•
•

Estudiar el fenómeno de inducción electromagnética.
Medir campos magnéticos mediante una bobina de exploración.
Estudiar la variación del campo magnético en el eje de un solenoide.
Determinar las características desconocidas de una bobina.

MATERIALES
1. Solenoide de calibración.
2. Solenoide de característicasdesconocidas.
3. Bobina exploradora.
4. Soporte para posicionar la bobina exploradora.
5. Galvanómetro (escala min -25 y max +25)
6. Multímetro Digital y Multímetro Analógico.
7. Fuente de poder DC - AC
8. Reóstato.
9 Conmutadores.
10. Cables de conexión.

TEORÍA
El campo magnético que produce un alambre conductor depende de la geometría del
alambre, de la corriente que circule por él y de la ubicacióndel punto donde se desee
determinar el campo. Para geometrías sencillas podemos hallar expresiones teóricas
para el campo magnético, aplicando la ley de Ampère o la ley de Biot -Savart.

Inducción electromagnética II-14.1

A) Campo magnético de un solenoide
El solenoide es un tipo de configuración que tiene muchas aplicaciones prácticas y
consiste en un alambre largo devanado en forma de hélice conespiras estrechamente
espaciadas, como muestra la figura 1:

→

B

I
Fig. 1: Campo magnético de un solenoide

Para calcular el campo magnético producido en el eje de un solenoide, usamos la ley de
Biot-Savart. Si la corriente que circula es i (amperes), el radio del solenoide es R
(metros), su longitud es L (metros) y el número de vueltas es N, el campo magnético en
un punto del eje está en ladirección de dicho eje y su magnitud está dada por la
expresión:
B=

μ0Ni
cosφ1 + cosφ2
2L

(Tesla)

(1)

donde los ángulos φ1 y φ2 son los que forman las líneas desde el punto en el eje a los
extremos con el eje del solenoide, como indica la figura 2.

Fig. 2: Solenoide finito

La constante μo tiene un valor de 4πx10-7 T·m/A y se denomina constante de
permeabilidad magnética.
Inducciónelectromagnética II-14.2

Si el solenoide es muy largo (L»R), podemos usar la aproximación φ1 ≈ φ2 ≈ 0, y el
campo magnético es:

B≈

μ0NI
L

(2)

solenoide largo

Esta expresión también podría haberse obtenido directamente usando la ley de
Ampère, en vista de la uniformidad de B y de la simetría que presenta.
En este experimento usaremos solenoides que no son suficientemente largos como
para considerar quela anterior expresión sea una buena aproximación. Por lo tanto
usaremos la expresión (1) la cual es exacta y se cumple para cualquier punto ubicado
en el eje del solenoide. De acuerdo a esta expresión, B tiene un máximo en el centro
del solenoide y decrece monotónicamente con la distancia.

B) Inducción electromagnética
Para determinar el campo magnético experimentalmente haremos uso de una bobinaexploradora, la cual es una bobina pequeña que puede ser colocada en diferentes
posiciones en el campo magnético establecido.

Solenoide

Bobina
exploradora

→
B
G

Fig. 3: Inducción de fem en una bobina exploradora

Si A2 es el área de la bobina exploradora, el flujo que la atraviesa es Φ=BA2cosθ, donde
θ es el ángulo que forma su eje con la dirección del campo magnético. Cuando se
produce unavariación del campo magnético se induce una fem en la bobina, la cual, de
acuerdo a la ley de Faraday, es igual a tasa de variación temporal del flujo magnético:
fem = -N2(ΔΦ ) = -N2A2cosθ(ΔB )
Δt
Δt

(3)

donde N2 es el número de vueltas de la bobina exploradora. Por lo tanto, la fem
dependerá tanto de la variación temporal de B como también de las características

Inducción electromagnéticaII-14.3

propias de la bobina (área, numero de vueltas) y de su orientación relativa al campo
magnético.
Si se cierra el circuito de la bobina exploradora mediante un galvanómetro, circulará
una corriente que es proporcional a esta fem. En este experimento mediremos campos
magnéticos indirectamente por la corriente que induce en la bobina exploradora, una
variación del flujo magnético. Esta...